Carte à un et deux éléments de nanomatériaux inorganiques biosynthétisés à l'aide de cellules microbiennes et de bactériophages. Cinquante et un éléments (hors H, C, N et O) ont été utilisés dans la synthèse de nanomatériaux inorganiques à l'aide de cellules microbiennes et de bactériophages. Les espaces blancs indiquent que la biosynthèse de nanomatériaux inorganiques comprenant les éléments correspondants n'a pas encore été rapportée. Le rouge désigne des nanomatériaux métalliques/non métalliques unaires ou binaires qui ont été biosynthétisés. Le bleu foncé désigne les oxydes métalliques/non métalliques qui ont été biosynthétisés. Le bleu clair indique les hydroxydes métalliques biosynthétisés. Le violet clair indique que les phosphates métalliques/non métalliques ont été biosynthétisés. L'orange indique que les carbonates métalliques ont été biosynthétisés. Tous les nanomatériaux inorganiques biosynthétisés à l'aide de cellules microbiennes et de bactériophages sont répertoriés dans l'article. Crédit : Institut coréen avancé des sciences et de la technologie (KAIST)
Il existe diverses méthodes pour produire de nombreux nanomatériaux inorganiques impliquant de nombreuses variables expérimentales. Parmi les nombreuses correspondances possibles, trouver le meilleur couple pour synthétiser dans le respect de l'environnement est un défi de longue date pour les chercheurs et les industriels.
Une équipe de recherche en génie des bioprocédés KAIST dirigée par le professeur distingué Sang Yup Lee a réalisé un résumé de 146 nanomatériaux inorganiques à éléments uniques et multi-éléments biosynthétisés couvrant 55 éléments du tableau périodique synthétisés à l'aide de micro-organismes de type sauvage et génétiquement modifiés. Leurs recherches mettent en évidence les diverses applications des nanomatériaux biogéniques et donnent des stratégies pour améliorer la biosynthèse des nanomatériaux en termes de productivité, cristallinité, Taille, et forme.
L'équipe de recherche a décrit un organigramme en 10 étapes pour développer la biosynthèse de nanomatériaux inorganiques à l'aide de micro-organismes et de bactériophages. La recherche a été publiée dans Nature Avis Chimie comme couverture et papier héros le 3 décembre.
"Nous suggérons des stratégies générales pour la biosynthèse des nanomatériaux microbiens via un organigramme étape par étape et donnons nos perspectives sur l'avenir de la biosynthèse et des applications des nanomatériaux. Cet organigramme servira de guide général pour ceux qui souhaitent préparer des nanomatériaux inorganiques biosynthétiques à l'aide de microbes cellules, " a expliqué le Dr Yoojin Choi, co-auteur de cette recherche.
La plupart des nanomatériaux inorganiques sont produits à l'aide de méthodes physiques et chimiques et la synthèse biologique suscite de plus en plus d'attention. Cependant, les procédés de synthèse classiques présentent des inconvénients en termes de consommation d'énergie élevée et de procédés non respectueux de l'environnement. Pendant ce temps, des micro-organismes tels que des microalgues, levures, champignons, bactéries, et même les virus peuvent être utilisés comme bio-usines pour produire des nanomatériaux inorganiques à un ou plusieurs éléments dans des conditions douces.
Après avoir mené une vaste enquête, l'équipe de recherche a résumé que le développement de micro-organismes génétiquement modifiés avec une affinité accrue de liaison aux ions inorganiques, capacité de réduction des ions inorganiques, et l'efficacité biosynthétique des nanomatériaux a permis la synthèse de nombreux nanomatériaux inorganiques.
Parmi les stratégies, l'équipe a présenté son analyse d'un diagramme de Pourbaix pour contrôler la taille et la morphologie d'un produit. L'équipe de recherche a déclaré que cette analyse du diagramme de Pourbaix peut être largement utilisée pour la biosynthèse de nouveaux nanomatériaux avec des applications industrielles.
Le professeur Sang Yup Lee a ajouté, « Cette recherche fournit des informations et des perspectives détaillées sur la biosynthèse de divers nanomatériaux inorganiques à l'aide de micro-organismes et de bactériophages et leurs applications. Nous nous attendons à ce que les nanomatériaux inorganiques biosynthétiques trouvent des applications plus diverses et innovantes dans divers domaines scientifiques et technologiques.
